FIMBRIEN: EIGENSCHAFTEN, FUNKTIONEN, ZUSAMMENSETZUNG, TYPEN - BIOLOGIE - 2025

In der Mikrobiologie sind Fimbrien filamentöse Proteinstrukturen, die Bakterien haben und die sich von Flagellen durch ihren Durchmesser (in den meisten Fällen weniger als 8 nm) und durch keine helikale Struktur unterscheiden. Der Begriff wird auch in anderen Wissenschaften verwendet, um einen Endabschnitt oder eine Grenze eines Organs zu definieren, der in sehr feine Segmente unterteilt ist.

Diese anatomischen Strukturen erfüllen keine Mobilitätsfunktionen, sind sehr variabel und anscheinend für die Bakterien, die sie besitzen, nicht lebenswichtig. Dies bedeutet, dass wenn die Bakterien durch einen physikalischen, chemischen oder biologischen Faktor ihre Fimbrien verlieren, dies nicht den Tod der Zelle oder eine Unterbrechung ihrer biologischen Zyklen bedeuten würde.

Fimbrien. Entnommen und bearbeitet von http://www.stopfoodborneillness.org/pathogen/stec-shiga-toxin-producing-e-coli/

Eigenschaften

Fimbrien sind charakteristische Anhänge von gramnegativen Bakterien (solche, die nicht auf Gramfärbung reagieren). Es ist bekannt, dass nur sehr wenige grampositive Bakterien (solche Bakterien, die auf Grams Färbung blau oder violett färben) diese Strukturen besitzen. Sie wurden jedoch bei Streptokokken, Corynebakterien und Arten der Gattung Actynomycetes beobachtet.

Sie haben gerade und starre filamentöse Formen, sind kürzer und dünner (3-10 nm Durchmesser) als Flagellen. Die meisten bestehen aus einer einzigen Art von stark hydrophobem globulärem Protein namens Pilin.

Sie sind ungefähr 17-25 Kilodalton (kDa) und ihre Untereinheiten sind in einer helikalen Matrix angeordnet, die ein kleines zentrales Loch hinterlässt.

Die Fimbrien werden auf der Ebene der zytoplasmatischen Membran der Bakterien implantiert. Ihre Anzahl variiert je nach Art und zwischen Individuen derselben Population. Es wurden sogar Arten beobachtet, die von wenigen Fimbrien bis zu mehreren hundert oder tausend pro Individuum auftreten können.

Fimbrien sind um den gesamten Zellumfang herum zu sehen, einschließlich der Enden der Zelle, die auch als Polarregionen bezeichnet werden.

Typen

Es sind verschiedene Arten von Fimbrien bekannt, aber im Allgemeinen werden zwei Haupttypen bezeichnet: adhäsiv und sexuell.

Klebende Fimbrien

Sie sind Zellzotten mit einem Durchmesser zwischen 4 und 7 nm, ihre Anzahl und Verteilung hängen von der Art ab.

Sexuelle Fimbrien

Sie sind in Form und Größe ähnlich, etwa 1 bis 10 pro Zelle. Sie sind breiter als Klebstoff und haben einen Durchmesser von ca. 9-10 nm. Sie werden genetisch durch sexuelle Faktoren oder konjugative Plasmide bestimmt.

Eigenschaften

Die Rolle von Fimbrien bei vielen Arten von Bakterien ist nicht mit Sicherheit bekannt. Trotzdem scheint es, dass sie in einigen Gruppen die Fixierung oder Anhaftung an verschiedenen Substraten bevorzugen und die Bildung von Biofilmen ermöglichen, die auch die Adhäsion, Aggregation, Koaggregation und Fixierung an flüssigen Oberflächen begünstigen, in denen sie Schleier bilden.

Klebende Fimbrien

Die Funktionalität dieser Fimbrien ist die Adhärenz an spezifischen und oberflächlichen Rezeptoren. Dies ist von größter Bedeutung, da die Anhaftung an lebenden oder inerten Substraten je nach Art eine grundlegende Rolle bei der Besiedlung verschiedener Lebensräume oder des Wirts spielt.

Die adhäsive Besonderheit (Adhäsinfunktion) beruht nicht auf dem Pilinprotein, das hauptsächlich die Fimbrien bildet, sondern auf einem Glykoprotein namens Lectin, das sich am distalen Ende des Anhangs befindet.

Dieses Protein ist in der Lage, mit hoher Affinität an Polysaccharid-Seitenketten zu binden, die in der cytoplasmatischen Membran der Zellen vorhanden sind, an denen es haftet.

Klebende Fimbrien. Aufgenommen und bearbeitet von: https://bio.libretexts.org/TextMaps/Microbiology/Book%3A_Microbiology_(Kaiser)/Unit_1%3A_Introduction_to_Microbiology_and_Prokaryotic_Cell_Anatomy/2%3A_The_Prokaryotic_Cell%3A_Bacterilioticotic_Cell%3A_Bacterisideotic_Cell%3A_Bacterili3sideCallia/23A_Bacterilioticotic_Cell%3A_Bacterisideotic_Cell%3A_Bacteriliotic_Cellia/23A_Bacterilioticotic_Cellures/23A_Bacteriliotic_Cellures / 23A_Bacterilioticotic_Cell% 3A_Bacteriliotic_Cellures / 23A_Bacteriliotic_Cellures_3A_Bacteriliotic_Cell% 3A_Bacterili3A_Cell% 3A_Bacteriacterotic_Cell% 3A_Bacteriacterotic_Cell% 3A_Bacteriacterotic_Cell% 3A_The_Prokaryotic3_

Sexuelle Fimbrien

Sie sind notwendig für die bakterielle Konjugation, dh für den Austausch genetischer Informationen zwischen einer Spender- und einer Empfängerzelle.

Chemische Zusammensetzung

Fimbrien sind von Natur aus Eiweiß. Einige Autoren erwähnen, dass das Protein, aus dem sie bestehen, eine Proteinuntereinheit namens Fimbrilin (FimA) mit 17 bis 20 kDa ist und vom fimA-Gen kodiert wird.

Andere beziehen sich jedoch auf Pilin, ein Protein, das durch die Anwesenheit eines sehr kurzen Leader-Peptids mit 6 bis 7 Resten gekennzeichnet ist, gefolgt von einem methylierten N-terminalen Phenylalaninrest und einer hochkonservierten Sequenz von ungefähr 24 hydrophobe Reste vom NMePhe-Pilin-Typ.

Medizinische Bedeutung

Die Bindung von Bakterien (mit adhäsiven Fimbrien) an spezifische Rezeptoren auf der menschlichen Zelle ist der erste Schritt zur Etablierung von Infektionen im Körper; wie die Bildung von Zahnbelag durch Koaggregation von Individuen verschiedener Spezies auf dem Zahn und Gewebekolonisationsfaktoren durch Neisseria gonorrhoeae und uropathogene Stämme von Escherichia coli.

Die Rolle von Fimbrien als Virulenzfaktor bei gramnegativen Bakterien wurde bei Neisseria gonorrhoeae- und N. meningitidis-Bakterien eingehend untersucht.

Diese pathogenen Arten produzieren unter strukturellen und antigenen Gesichtspunkten ähnliche Fimbrien. Virulente Sorten von N. gonorrhoeae zeigen Oberflächenfimbrien von 16,5 bis 21,5 kDa und können fest an den Zellen der Schleimhaut des Genitaltrakts haften.

Obwohl grampositive Bakterien mit Fimbrien selten sind, wurden fakultative Bazillen dieser Gruppe in der Mundhöhle gefunden. Sie zeigen zwei Arten von Fimbrien:

• Typ 1, der die Haftung an der Zahnoberfläche durch Wechselwirkung mit prolinreichen Säureproteinen im Speichel vermittelt.
• Typ-2-Fimbrien, die die Anhaftung von Bakterien an orale Streptokokken vermitteln.

Grampositive Actynomyceten-Arten binden anders als gramnegative. Diese sind kovalent an die Peptidoglycanschicht der Zellwand gebunden.

Die Fähigkeit bukkaler Actynomyceten-Arten, an Schleimhautzellen zu haften und sich mit kariogenen Streptokokken zu sammeln, erleichtert die Bildung eines Biofilms und die Initiierung von Zahnbelag.

Fimbrien oder Pili?

Beide Begriffe wurden von einigen Autoren synonym verwendet, während sie für andere nicht identisch sind und sich nur auf adhäsive Fimbrien als Fimbrien beziehen, während sexuelle Fimbrien als Pili bezeichnet werden (siehe Merkmale).

Sogar sexuelle Fimbrien finden sich in Texten und Forschungen als sexuelles Haar, sexuelles Haar oder sexuelles Pili. Jeder verwendete Begriff ist gültig und seine Verwendung hängt von der mikrobiologischen Ausbildungsschule ab.

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